Abstract
Het debiet- en sedimentprobleem is een van de belangrijkste factoren die de werking en levensduur van het Drieklovendamproject (TGP) beïnvloeden. Tijdens de demonstratie, planning, het ontwerp, de bouw en de exploitatie van het TGP zijn diverse methoden gebruikt om de debiet- en sedimentproblemen te onderzoeken, wat tot veel belangrijke resultaten heeft geleid. Om inzicht te krijgen in de voortgang van debiet- en sedimentmetingen in representatieve Chinese projecten en de ervaring met sedimentobservatie in zeer grote reservoirs, wordt in dit artikel de debiet- en sedimentmeting van het TGP nader toegelicht. Het artikel behandelt de algemene situatie van het TGP, de verdeling van het netwerk van hydrologische meetstations, de meetfactoren, de nieuwe meettechnologie en de sedimentveranderingen in het reservoir en stroomafwaarts na de ingebruikname van het TGP. De resultaten van de sedimentmetingen tonen aan dat de basissituatie met betrekking tot sedimentproblemen goed is, maar dat deze problemen zich in de loop der tijd kunnen ophopen, ontwikkelen en veranderen, waardoor ze voortdurende aandacht verdienen.
1 INLEIDING
Het Drie Kloven Project (TGP) is het grootste waterbeheer- en waterkrachtproject ter wereld. De dam bevindt zich in Sandouping, in de stad Yichang, provincie Hubei, op de scheidingslijn tussen het middenstroomse en het bovenstroomse deel van de Yangtze-rivier. Het project beheert een stroomgebied van 1 miljoen km² en de gemiddelde jaarlijkse afvoer bedraagt 451.000 miljoen m³. Met een opslagcapaciteit van 22,15 miljard kubieke meter speelt het project een belangrijke rol in de overstromingsbeheersing van het Yangtze-rivierbekken. Bij een normaal waterpeil van 175 meter bedraagt de totale opslagcapaciteit van het reservoir 39.300 miljoen kubieke meter, waarvan 22.150 miljoen m³ bestemd is voor overstromingsbeheersing. De ontwikkeling van het TGP richt zich op overstromingspreventie, energieopwekking en watertransport. Het zal ook het ecologische milieu verbeteren. Gedurende de ontwikkeling zijn er uitgebreide voordelen gerealiseerd op het gebied van overstromingsbeheersing, scheepvaart, energieopwekking en watergebruik.
Als essentieel onderdeel van het waterbeheersingssysteem in de midden- en benedenloop van de Yangtze, reguleert de Driekloofdam (TGP) 96% van de wateraanvoer naar de Jingjiang-rivier, het gevaarlijkste riviergedeelte tijdens overstromingen, en meer dan twee derde van de wateraanvoer naar Wuhan. De TGP speelt een onmisbare rol bij het beperken van overstromingen en het verminderen van de enorme wateroverlast in de bovenloop van de Yangtze. Eind augustus had de dam tijdens de hoogwaterperiodes 180 miljard kubieke meter water tegengehouden. In 2010 en 2012 bedroeg de wateraanvoer meer dan 70.000 kubieke meter per seconde, waardoor de pieken in de waterstand met ongeveer 40% werden teruggebracht en de druk op de waterbeheersing in de stroomafwaartse gebieden aanzienlijk werd verlicht. Tijdens droge periodes is de waterafvoer verhoogd tot meer dan 5500 kubieke meter per seconde, wat jaarlijks meer dan 20 miljard kubieke meter water oplevert voor de midden- en benedenloop van de Yangtze.
De prototype-observaties worden uitgevoerd ten behoeve van sedimentonderzoek, de bouw en de exploitatie van de Drie Kloven-dam (TGP) in verschillende perioden. Prototype-metingen werden gebruikt om de variaties in afvoer en sedimentbelasting in de hoofdgeul van de Yangtze-rivier te analyseren, evenals de veranderingen en evolutie van de rivierbodem. De verdeling van de locaties is weergegeven in Figuur 1. De huidige observatieresultaten komen grotendeels overeen met de resultaten van de haalbaarheidsstudie (Lu & Huang, 2013), maar door de afname van sediment stroomopwaarts en de aanleg van cascade-reservoirs in de Jinsha-rivier na de jaren negentig is de sedimentatie in het Drie Kloven-reservoir (TGP) veel kleiner dan voorheen. Dit resulteert in een grotere intensiteit en omvang van de rivierbodemerosie stroomafwaarts van de TGP.
2 SYSTEEM VOOR HET ONTWERP EN DE METING VAN HYDROLOGISCHE NETWERKEN
Om basisgegevens te verzamelen en diensten te verlenen voor de aanleg van stroomgebieden, heeft de Changjiang Water Resources Commission sinds de jaren vijftig geleidelijk een groot aantal hydrologische stations langs de hoofdstroom en zijrivieren van de Yangtze-rivier gevestigd. Tegen de jaren negentig was er in principe een compleet netwerk van hydrologische stations en sedimentmonitoring gevormd. Dit omvat 118 hydrologische stations en meer dan 350 meetstations. Daarnaast is er een grote hoeveelheid rivieronderzoek en sedimentanalyse uitgevoerd. De hydrologische en sedimentobservatiegegevens van de afgelopen decennia, verzameld over meerdere generaties, vormden een wetenschappelijke basis voor de demonstratie, het ontwerp, de bouw en de exploitatie van de Drie Kloven-dam.
De prototype-observatie wordt uitgevoerd ten behoeve van sedimentonderzoek, de constructie en de exploitatie van de Driekloofdam (TGR) in verschillende perioden. Nadat het reservoir in 2003 in gebruik werd genomen, ontstond er een sedimentprobleem in zowel de boven- als benedenloop. De prototype-observatie en het bijbehorende sedimentonderzoek werden uitgevoerd om de exploitatie van de Driekloofdam direct te ondersteunen. Het doel van de observatie omvat de volgende aspecten: het verkrijgen van inzicht in de natuurlijke kanaalstatus vóór de volledige ingebruikname van het reservoir; het bieden van referentiemateriaal voor de besluitvorming over het instelplan; het realtime monitoren van de variatie in erosie en sedimentatie in zowel de boven- als benedenloop na de ingebruikname van het reservoir, en het identificeren van problemen om tijdig tegenmaatregelen te kunnen nemen; het valideren van de toegepaste simulatietechnologie en het vergroten van de betrouwbaarheid van de sedimentvoorspellingen voor de Driekloofdam.
Het observatiegebied van het hydrologische sedimentprototype omvat het reservoirgebied, de damlocatie en de benedenloop. Sinds 1949 is er, op basis van langdurige sedimentmetingen, kanaalobservaties en onderzoek, een grote hoeveelheid observatiegegevens en analyseresultaten verzameld voor het prototype. Deze gegevens voldoen aan de eisen voor planning, ontwerp en wetenschappelijk onderzoek in de definitiefase. De bouwfase is een tussenfase die volgt op de definitiefase en duurt in totaal 17 jaar. Daarom is het noodzakelijk om de variaties in afvoer, sediment en randvoorwaarden continu te observeren. Dit biedt niet alleen houvast voor ontwerp, wetenschappelijk onderzoek, bouw en exploitatie, maar ook voor validatie en optimalisatie van het ontwerp en de regelgeving.
De monitoringfactoren omvatten hoofdzakelijk hydrologie, sediment en kanaalterrein. Het onderzoek naar het kanaalterrein is vooral bedoeld om de regelmaat van de kanaalontwikkeling in het oorspronkelijke gebied, de sedimentafzetting in het stuwmeer, de erosie stroomafwaarts en de ontwikkeling van de belangrijkste trajecten na de aanleg van de Driekloofdam te bepalen.
2 SYSTEEM VOOR HET ONTWERP EN DE METING VAN HYDROLOGISCHE NETWERKEN
Om basisgegevens te verzamelen en diensten te verlenen voor de aanleg van stroomgebieden, heeft de Changjiang Water Resources Commission sinds de jaren vijftig geleidelijk een groot aantal hydrologische stations langs de hoofdstroom en zijrivieren van de Yangtze-rivier gevestigd. Tegen de jaren negentig was er in principe een compleet netwerk van hydrologische stations en sedimentmonitoring gevormd. Dit omvat 118 hydrologische stations en meer dan 350 meetstations. Daarnaast is er een grote hoeveelheid rivieronderzoek en sedimentanalyse uitgevoerd. De hydrologische en sedimentobservatiegegevens van de afgelopen decennia, verzameld over meerdere generaties, vormden een wetenschappelijke basis voor de demonstratie, het ontwerp, de bouw en de exploitatie van de Drie Kloven-dam.
De prototype-observatie wordt uitgevoerd ten behoeve van sedimentonderzoek, de constructie en de exploitatie van de Driekloofdam (TGR) in verschillende perioden. Nadat het reservoir in 2003 in gebruik werd genomen, ontstond er een sedimentprobleem in zowel de boven- als benedenloop. De prototype-observatie en het bijbehorende sedimentonderzoek werden uitgevoerd om de exploitatie van de Driekloofdam direct te ondersteunen. Het doel van de observatie omvat de volgende aspecten: het verkrijgen van inzicht in de natuurlijke kanaalstatus vóór de volledige ingebruikname van het reservoir; het bieden van referentiemateriaal voor de besluitvorming over het instelplan; het realtime monitoren van de variatie in erosie en sedimentatie in zowel de boven- als benedenloop na de ingebruikname van het reservoir, en het identificeren van problemen om tijdig tegenmaatregelen te kunnen nemen; het valideren van de toegepaste simulatietechnologie en het vergroten van de betrouwbaarheid van de sedimentvoorspellingen voor de Driekloofdam.
Het observatiegebied van het hydrologische sedimentprototype omvat het reservoirgebied, de damlocatie en de benedenloop. Sinds 1949 is er, op basis van langdurige sedimentmetingen, kanaalobservaties en onderzoek, een grote hoeveelheid observatiegegevens en analyseresultaten verzameld voor het prototype. Deze gegevens voldoen aan de eisen voor planning, ontwerp en wetenschappelijk onderzoek in de definitiefase. De bouwfase is een tussenfase die volgt op de definitiefase en duurt in totaal 17 jaar. Daarom is het noodzakelijk om de variaties in afvoer, sediment en randvoorwaarden continu te observeren. Dit biedt niet alleen houvast voor ontwerp, wetenschappelijk onderzoek, bouw en exploitatie, maar ook voor validatie en optimalisatie van het ontwerp en de regelgeving.
De monitoringfactoren omvatten hoofdzakelijk hydrologie, sediment en kanaalterrein. Het onderzoek naar het kanaalterrein is vooral bedoeld om de regelmaat van de kanaalontwikkeling in het oorspronkelijke gebied, de sedimentafzetting in het stuwmeer, de erosie stroomafwaarts en de ontwikkeling van de belangrijkste trajecten na de aanleg van de Driekloofdam te bepalen.
Radarwaterpeil- en stroomsnelheidssensor voor scenario's zoals dammen, open kanalen en ondergrondse leidingnetwerken; deze sensor kan gegevens in realtime monitoren.
Geplaatst op: 04-11-2024